Aluminium-Legierungen: Auswahl und Eigenschaften

Wer Bauteile aus Aluminium beschaffen möchte, stößt schnell auf eine verwirrende Vielfalt an Bezeichnungen. EN AW-6060, T6, AlMgSi: Ohne Grundverständnis der Systematik lässt sich kaum beurteilen, ob eine Legierung zur Anwendung passt. Eine falsche Wahl kostet Gewicht, Festigkeit oder schlicht Geld, gerade bei größeren Bestellmengen aus internationalen Fertigungsmärkten.

Kurz & knapp: Aluminiumlegierungen bestehen aus Reinaluminium mit gezielt zugesetzten Elementen wie Kupfer, Magnesium, Silizium oder Zink. Sie werden in acht Serien (1xxx bis 8xxx) eingeteilt und nach dem europäischen System EN AW mit vierstelliger Nummer sowie einem Temperzustand wie T6 gekennzeichnet. Dichte und E-Modul liegen bei etwa einem Drittel der Werte von Stahl, die Festigkeit hängt stark von Legierung und Zustand ab.

Woraus bestehen Aluminiumlegierungen?

Reinaluminium ist weich und wenig belastbar. Im geglühten Zustand erreicht es lediglich 70 bis 95 N/mm² Zugfestigkeit. Für tragende Bauteile reicht das selten aus.

Deshalb werden gezielt Legierungselemente zugesetzt. Kupfer erhöht die Festigkeit deutlich, senkt aber die Korrosionsbeständigkeit. Magnesium verbessert die Korrosionsbeständigkeit, besonders im maritimen Einsatz. Silizium senkt den Schmelzpunkt und verbessert die Gießbarkeit. Zink liefert die höchsten Festigkeitswerte aller Aluminiumlegierungen, allerdings bei geringerer Korrosionsbeständigkeit.

In unseren Beschaffungsprojekten erleben wir häufig, dass Kunden schlicht "Aluminium" bestellen, ohne Serie oder Zustand zu spezifizieren. Der Lieferant liefert dann eine technisch zulässige, aber für die Anwendung ungeeignete Legierung, etwa eine weiche 1xxx-Sorte statt einer belastbaren 6xxx-Legierung.

Welche Legierungsserien gibt es?

Aluminiumlegierungen werden nach ihrem Hauptlegierungselement in acht Serien eingeteilt, von 1xxx bis 8xxx. Die erste Ziffer der EN-AW-Nummer zeigt direkt, um welche Serie es sich handelt.

Laut Material-Archiv zählt die 6xxx-Serie zu den vielseitigsten Knetlegierungen: gut schweißbar, gut zerspanbar und deshalb im Maschinenbau weit verbreitet. Die 5xxx-Serie erreicht laut Material-Archiv ihre Festigkeit ausschließlich durch Kaltverfestigung, da sie nicht aushärtbar ist.

Wie werden Aluminiumlegierungen bezeichnet?

Für die Beschaffung zählt die exakte Bezeichnung, denn nur sie legt Zusammensetzung und Zustand eindeutig fest. Nach dem europäischen System EN 573 erhält jede Knetlegierung eine vierstellige Nummer mit vorangestelltem "EN AW", etwa EN AW-6060. Parallel dazu existiert eine chemische Kurzbezeichnung wie AlMgSi, die die Hauptlegierungselemente direkt benennt.

Die Nummer allein sagt jedoch nichts über die mechanischen Eigenschaften aus. Dafür braucht es zusätzlich den Temperzustand nach EN 515. Drei Buchstaben decken die meisten Fälle ab: O für weichgeglüht, H für kaltverfestigt, T für ausgehärtet. H-Zustände gelten für nicht aushärtbare Legierungen, T-Zustände für aushärtbare Serien wie 2xxx, 6xxx und 7xxx.

Der in Anfragen häufig genannte Zustand T6 steht für lösungsgeglüht und anschließend warmausgelagert. Er ist der in der Praxis am häufigsten spezifizierte Zustand für tragende Bauteile, weil er die höchste erreichbare Festigkeit der jeweiligen Legierung liefert. Ohne diese Angabe bleibt offen, ob ein Bauteil im weichen oder im festigkeitsoptimierten Zustand geliefert wird. Der Unterschied kann teils über 100 N/mm² Zugfestigkeit ausmachen.

Welche Eigenschaften haben Aluminiumlegierungen?

Aluminium wiegt deutlich weniger als Stahl. Die Dichte der meisten Legierungen liegt zwischen 2,6 und 2,9 g/cm³, gegenüber rund 7,85 g/cm³ bei unlegiertem Stahl. Auch der E-Modul liegt mit rund 70 GPa bei nur etwa einem Drittel des Stahlwerts von rund 210 GPa. Bauteile aus Aluminium verformen sich unter gleicher Last also stärker, wiegen dafür aber deutlich weniger.

Reinaluminium schmilzt bei 660 °C, legierte Sorten je nach Zusammensetzung zwischen etwa 500 und 660 °C. Die Zugfestigkeit variiert enorm: Eine weiche 1xxx-Legierung erreicht kaum 90 N/mm², eine ausgehärtete 7075-T6-Legierung übersteigt 500 N/mm².

Gegen Korrosion schützt sich Aluminium durch eine selbstbildende Oxidschicht, die bei den Serien 5xxx und 6xxx besonders stabil ist. Die Serien 2xxx und 7xxx benötigen dagegen häufig eine zusätzliche Beschichtung oder Plattierung.

Auch bei den ohnehin korrosionsbeständigeren Serien 5xxx und 6xxx wird die Oberfläche für sichtbare Bauteile häufig zusätzlich eloxiert, um Härte und Optik weiter zu verbessern. Für Bauteile mit hohen optischen Anforderungen lohnt sich ein Blick auf die verfügbaren Eloxalfarben schon in der Konstruktionsphase, da nachträgliche Änderungen an der Oberflächenspezifikation oft teuer sind.

Bei hohen Korrosionsanforderungen und wenn das Gewicht eine untergeordnete Rolle spielt, lohnt sich oft ein Vergleich mit Edelstahl als Alternative, insbesondere in Anwendungen mit ständigem Wasser- oder Chemikalienkontakt.

Ein weiterer Vorteil betrifft die Wiederverwertbarkeit. Nach Angaben des International Aluminium Institute benötigt eingeschmolzenes Aluminiumschrott nur rund 5 Prozent der Energiemenge, die für die Primärproduktion aus Bauxit nötig ist. Für Einkäufer mit Nachhaltigkeitsanforderungen an ihre Lieferkette ist das ein relevanter Faktor bei der Werkstoffwahl, gerade im Vergleich zu energieintensiveren Alternativen.

Worauf sollten Einkäufer bei der Beschaffung achten?

Eine Spezifikation "Aluminium" ohne weitere Angaben lässt dem Lieferanten zu viel Spielraum. Wer über internationale Beschaffungsmärkte einkauft, sollte immer die EN-AW-Nummer, den Temperzustand und die zugrunde liegende Norm festlegen, etwa EN 573-3 für Knetlegierungen. Auch die Lieferform, ob Blech, Strangpressprofil oder Rundstab, gehört in die Spezifikation.

Ein Materialzeugnis sichert zusätzlich ab, dass die gelieferte Charge tatsächlich der bestellten Legierung entspricht. Eine Wareneingangsprüfung mit Materialabgleich schützt davor, dass eine falsche Legierung unbemerkt in die Produktion gelangt. Bei spanend bearbeiteten Aluminiumteilen lohnt sich zudem ein Blick auf die passenden Allgemeintoleranzen nach ISO 2768. Aluminium verhält sich beim Zerspanen anders als Stahl und lässt teils engere Toleranzen zu.

In unserer Praxis sehen wir immer wieder Materialzeugnisse, die zwar die richtige EN-AW-Nummer bestätigen, den Temperzustand aber gar nicht ausweisen. Ohne diese Angabe lässt sich im Wareneingang nicht zuverlässig prüfen, ob die Charge tatsächlich in der bestellten Festigkeit geliefert wurde.

Häufig gestellte Fragen zu Aluminiumlegierungen

Was bedeutet T6 bei Aluminium?

T6 bezeichnet einen Temperzustand nach EN 515: Die Legierung wurde lösungsgeglüht, abgeschreckt und anschließend künstlich warmausgelagert. Dieser Zustand liefert bei aushärtbaren Legierungen wie 6060 oder 7075 die höchste erreichbare Festigkeit.

Ist Aluminium leichter als Stahl?

Ja, deutlich: Mit einer Dichte von 2,6 bis 2,9 g/cm³ wiegt Aluminium nur etwa ein Drittel von Stahl mit rund 7,85 g/cm³. Bei gleichem Bauteilvolumen spart Aluminium dadurch erheblich an Gewicht, bei geringerer Steifigkeit.

Was ist der Unterschied zwischen Guss- und Knetlegierungen?

Knetlegierungen (EN AW) werden durch Walzen, Strangpressen oder Schmieden umgeformt und sind auf Umformbarkeit optimiert. Gusslegierungen (EN AC) sind auf Fließverhalten in der Gussform ausgelegt und enthalten meist höhere Siliziumanteile. In der Spezifikation sollte deshalb immer klar hervorgehen, ob ein Bauteil als Halbzeug weiterverarbeitet oder direkt gegossen werden soll, da sich die passende Legierungsfamilie daraus ableitet.

Fazit: Die richtige Aluminiumlegierung sichert Gewicht, Festigkeit und Kosten

Aluminiumlegierungen unterscheiden sich stark in Festigkeit, Korrosionsbeständigkeit und Gewicht, je nach Serie und Temperzustand. Wer bei der Beschaffung nicht nur "Aluminium", sondern EN-AW-Nummer, Zustand und Norm angibt, vermeidet Missverständnisse mit dem Lieferanten. Das gelieferte Bauteil erreicht dann auch tatsächlich die geforderten Eigenschaften.

Als Prozess-Spezialisten unterstützen wir bei Line Up unsere Kunden von der Legierungsauswahl bis zur Qualitätssicherung und stimmen Werkstoff, Zustand und Prüfanforderungen auf das jeweilige Bauteil ab. 👉 Jetzt unverbindlich beraten lassen und die passende Aluminiumlegierung für Ihr nächstes Projekt finden.

Quellen:

• Material-Archiv: Aluminium

• Material-Archiv: Aluminium-MgSi-Knetlegierung, Reihe 6xxx

• Material-Archiv: Aluminium-Mg-Knetlegierung, Reihe 5xxx

• European Aluminium: Bezeichnungssystem EN 573

• International Aluminium Institute: Aluminium recycling

• Wikipedia: Aluminiumlegierung